Quels sont les différents types de géothermie ?
Explorez les trois types de géothermie : profonde pour produire de l’électricité, haute énergie pour les centrales, et basse énergie pour le chauffage urbain, leurs avantages et leur impact environnemental.
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La géothermie se définit comme une source d’énergie inépuisable et à faible émission de gaz à effets de serre. Renouvelable, elle ne dépend d’aucune condition extérieure. Elle permet de produire de l’électricité, du chauffage, ou du refroidissement, selon le degré de chaleur puisée dans les profondeurs de la terre.
Elle se caractérise par l’utilisation de l’eau chaude, en fonction des calories captées, pour alimenter toutes sortes de dispositifs. Il existe différents types de géothermie qu’il est possible d’exploiter en considérant ses besoins et les régions géologiques concernées. Il est important de bien les connaître pour rentabiliser l’extraction de la chaleur des sous-sols.
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La géothermie profonde : une source d’énergie à fort potentiel
Le concept de géothermie profonde s’explique par l’exploitation de la chaleur des roches chaudes souterraines dans les aquifères profonds. Quelques lignes ici pour mieux le comprendre.
Comprendre le système de production d’énergies
Les installations géothermiques servent à chauffer l’eau par la chaleur issue des masses rocheuses environnantes. Elles requièrent l’utilisation de puits de forage creusés aux alentours de 5 000 mètres de profondeur. L’eau chaude extraite de ces réservoirs est utilisée pour produire de l’électricité ou du chauffage. Elle est transformée en vapeur à l’aide d’un échangeur thermique de manière à entraîner une turbine pour la conversion d’énergie en électricité. L’eau ainsi refroidie est ensuite réinjectée en profondeur.
Des technologies de forage avancées
Ce type de géothermie requiert une évaluation géologique précise et des technologies de forage avancées. Les étapes de transformation de l’eau en vapeur à l’aide d’un radiateur thermique et le pompage de l’eau engendrent des coûts d’exploitation supplémentaires.
Il faut savoir qu’en 2016, la production d’électricité géothermique dans le monde équivaut à 81,7 TWh (térawattheure) sur un total de 25 000 TWh, avec 6 000 TWh d’énergies renouvelables.
Des ressources géothermales plus riches
Les ressources exploitables dans cette catégorie se concentrent dans les aquifères profonds, dans les zones volcaniques, et dans les fossés d’effondrement. À noter que le territoire français regorge de ressources de chaleur géologique qui se trouvent dans les nappes phréatiques et sont réparties au niveau des bassins sédimentaires.
En France métropolitaine, ces ressources se situent dans le bassin aquitain, le bassin parisien et le bassin du Sud-est. Elles sont aussi présentes dans le fossé rhénan, la Limagne, le Hainaut, ainsi que le couloir rhodanien et bressan. Les dispositifs de géothermie profonde qui permettent d’exploiter l’aquifère calcaire du Dogger, dans le bassin parisien, couvrent 80 % de la production annuelle de chaleur souterraine, autour de 1,8 TWh en 2021.
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La géothermie à haute énergie : une ressource durable et rentable
La géothermie à haute énergie se caractérise par l’exploitation des chaleurs du sol jusqu’à plusieurs mètres de profondeur. C’est une ressource à la fois durable et rentable.
Un processus d’exploitation écoresponsable
La géothermie à haute température constitue une source d’énergie propre. Son taux d’émission de dioxyde de carbone est faible lors de son cycle de fabrication d’électricité. Par conséquent, elle contribue considérablement à l’amélioration de la qualité de l’air et à la lutte contre le réchauffement climatique.
La première étape du mécanisme consiste à extraire de l’eau très chaude des puits thermiques souterrains. Vient ensuite le captage à une température de plus de 150 °C et à plus de 1 500 m. Les vapeurs ainsi récupérées sont utilisées pour alimenter les turbines qui produisent du courant électrique.
Ce système s’applique dans la plupart des centrales géothermiques. Il faut utiliser d’autres installations plus adaptées lorsque le fluide caloporteur n’est pas fiable pour l’environnement.
Une énergie à haut rendement
La géothermie haute température présente une énergie quasi continue puisqu’elle ne connaît presque jamais d’interruption, sauf en cas de maintenance de la centrale. Elle peut ainsi fonctionner 24 h/24. Bien qu’il s’agisse d’une ressource durable, son épuisement est fort possible si le rythme d’exploitation dépasse celui du renouvellement des stocks d’eau disponibles. D’où l’intérêt de mettre en place un système de réinjection dans les réservoirs souterrains.
Les coûts de production d’électricité peuvent présenter une certaine disparité, selon la situation géographique et de la qualité des puits. Ils varient entre 12 € à 40 €/MWh dans les zones favorables, telles que la côte ouest des États-Unis et les Philippines. Dans les régions moins adaptées à l’exploitation de cette ressource, comme l’Europe continentale, les tarifs varient de 40 € à 120 €/MWh.
La géothermie à basse énergie : un atout énergétique en matière de chauffage
La géothermie basse énergie ou basse température concerne l’exploitation de la chaleur terrestre dans les plateformes continentales. Elle est plutôt utilisée en milieu urbain.
Une ressource énergétique exploitée dans les plateformes continentales
Cette catégorie de géothermie concerne l’exploitation de la chaleur terrestre dans les réservoirs de nappes situés à quelques centaines de mètres jusqu’à 2 000 mètres. Elle s’applique à des températures allant de 20 °C à 90 °C. Elle peut être exploitée dans les zones continentales stables, là où la température augmente avec la profondeur (de 3 °C tous les 100 m). Ces zones possèdent des formations géologiques poreuses et perméables qui facilitent le transfert de la chaleur des roches profondes vers la surface.
Une ressource idéale pour le chauffage urbain
La géothermie basse énergie permet de chauffer des bâtiments, en utilisant des réservoirs d’eau souterrains à une faible température. Son utilisation nécessite l’installation de pompes à chaleur géothermiques (PACg). Les systèmes de pompe à chaleur permettent de transférer la chaleur de l’eau des sous-sols à un mécanisme de chauffage ou de refroidissement, selon les besoins. Les PAC ont pour rôle principal de dégager la chaleur des sources géothermiques à basse température.
C’est également une solution écologique pour la climatisation et le chauffage de bâtiments industriels, commerciaux, et de maisons individuelles. Elle permet aussi d’alimenter des piscines, de chauffer des serres, ou d’effectuer la balnéothérapie, selon la température de l’eau. Dans les zones à forte densité démographique, cette géothermie aide à assurer le chauffage urbain, par le biais des réseaux de chaleur, avec de l’eau géothermale supérieure à 60 °C.
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